熔断器是低压电路及电动机控制电路中主要用作短路保护的电器。使用时串接在被保护的电路中,当流过熔断器的电流大于规定值时,以其自身产生的热量使熔体熔断,从而自动切断电路,起到保护作用。它具有结构简单、价格低廉、动作可靠和使用维护方便等优点,因此得到广泛的应用。
微课:熔断器
熔断器主要由熔体和熔管(底座)组成。熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成,通常制成丝状和片状。熔管是装熔体的外壳,由耐热的绝缘材料制成,在熔体熔断时兼有灭弧作用。
熔断器的产品系列及种类很多,常用的产品有RC系列瓷插式熔断器、RL系列螺旋式熔断器、R系列玻璃管式熔断器、RM系列无填料密闭管式熔断器、RT系列有填料密闭管式熔断器,以及RLS/RST/RS系列半导体器件保护用快速熔断器。
图1-13~图1-16为4种常用熔断器的结构图。
图1-13 瓷插式熔断器
图1-14 螺旋式熔断器
图1-17为熔断器的图形及文字符号。
图1-15 无填料密闭管式熔断器
图1-16 有填料密闭管式熔断器
图1-17 熔断器的图形及文字符号
熔断器串接于被保护的电路中,电流通过熔体时产生的热量与电流二次方和电流通过的时间成正比,电流越大,则熔体熔断时间越短,这种特性称为熔断器的保护特性或安秒特性,如图1-18所示。图中 I min 为最小熔化电流或临界电流,即通过熔体的电流小于此值时不会熔断,所以选择的熔体额定电流 I N 应小于 I min 。通常, I min / I N ≈1.5~2,称为熔化系数,该系数反映熔断器在过载时的短时过电流。若要使熔断器能保护小过载电流,则熔化系数应小些;若要避免电动机起动时的短时过电流,熔化系数应大些。
图1-18 熔断器的保护特性
熔断器的技术参数如下。
1)额定电压:从灭弧的角度出发,规定熔断器所在电路工作电压的最高极限。
2)熔体额定电流:指熔体长期通过而不会熔断的电流。
3)熔断器额定电流:指保证熔断器(指绝缘底座)能长期工作所允许的电流。熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。
4)极限分断电流:指熔断器在额定电压下所能断开的最大短路电流。一般有填料的熔断器分断能力较强,可大至数十到数百千安。
熔断器类型的选择主要根据负载的保护特性和短路电流大小。例如,用于保护照明和电动机的熔断器,一般考虑它们的过载保护,要求熔断器的熔化系数较小。对于大容量的照明电路和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时的分断电流能力。
熔断器的额定电压应大于或等于所接电路的额定电压。
熔体额定电流大小与负载大小、负载性质有关。对于负载平稳、无冲击电流的照明电路、电热电路等可按负载电流大小来确定熔体的额定电流;对于有冲击电流的电动机负载,既要起到短路保护作用,又要保证电动机的正常起动,对三相笼型异步电动机,其熔断器熔体的额定电流分以下情况选择:
I N =(1.5~2.5) I NM
式中, I N 为熔体额定电流; I NM 为电动机额定电流。
I N =(3~3.5) I NM
I N =(1.5~2.5) I NMmax +∑ I NM
式中, I NMmax 为多台电动机中容量最大一台电动机的额定电流;∑ I NM 为其余各台电动机额定电流之和。
在(1)、(2)两种情况下,当轻载起动或起动时间较短时,式中系数取小值;当重载起动或起动时间较长时,系数取大值。当熔体额定电流确定后,根据熔断器额定电流大于或等于熔体额定电流来确定熔断器额定电流。
在配电系统中,为防止越级熔断、扩大停电事故范围,各级熔断器间应有良好的协调配合,使下一级熔断器比上一级先熔断,从而满足选择性保护要求。选择时,上一级熔体的额定电流要比下一级至少大一个等级。